【技術分野】
【0001】
現在の第3世代移動ネットワークでは、コアネットワーク(CN)とアクセスネットワーク(AN又は無線アクセスネットワークRAN)との間の接続がIuインターフェイスを経て行われる。これは、少なくとも、3GPP UTRAN及びGERAN RANについて適用される。Iuインターフェイスは、2つの個別のインスタンス、即ち回路交換コアネットワークドメインへ接続するためのIu−CSと、パケット交換コアネットワークドメインへ接続するためのIu−PSとで構成される。両インターフェイスは、シグナリングのための制御平面(CP)(RANAPシグナリングプロトコル及び搬送スタックにより定義された)と、ユーザデータ即ちスピーチ及びデータフレームを転送するためのユーザ平面(UP)(Iuフレームプロトコル及び搬送スタックにより定義された)とで構成される。
【背景技術】
【0002】
1つの移動ステーション(MS)がRANに接続されると、それは、Iu CPに存在する1つのシグナリング接続を有する(MSが、Iu−PSとIu−CSの両方に接続された場合には、Iu CPに2つのシグナリング接続が存在する)。MSが、1つ以上の無線アクセスベアラ(RAB=「コール」)もアクティブにする場合には、1つ以上のユーザ平面接続をIu UPに有する。
【0003】
現在のUTRANアーキテクチャーでは、Iuインターフェイス(UP及びCPの量プロトコル)が無線ネットワークコントローラ(RNC)で終了する。
移動要素、例えば、MS又はUE(ユーザ装置)がRAN内を移動するときには、移動要素により使用されるIu接続をおそらくリロケーションする必要があり、即ち1つのRNCから別のRNCへ移動する必要がある。これは、例えば、移動要素により使用されるセル(1つ又は複数)が、コアネットワークとのIuインターフェイス接続を終わらせるRNCの直接制御のもとにない場合に生じる。例えば、UEが、第1のRNCにより取り扱われるセルから、第2のRNCにより取り扱われるセルへと移動するときに、上述したリロケーションが必要となる。このリロケーションは、RANASプロトコルにおける1組の手順(RANAP、SRNCリロケーション)によりサポートされ、そして制御平面及びユーザ平面の両接続を「ソース」又は「サービス」RNCから「ターゲット」RNCへ移動することより成る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
IPベースのRANアーキテクチャー(例えば、GERAN及び新規な改善型UTRANとして使用されるように向けられたIP RANアーキテクチャー)では、無線コントローラ(RNC及びBSC)のユーザ平面及び制御平面は、異なる論理的及びおそらくは物理的要素において分離される。これは、Iu制御平面が1つのネットワーク要素(RANアクセスコントローラ又はサーバーRNASと称される)で終りそしてIuユーザ平面が別のネットワーク要素(RANゲートウェイRNGWと称される)で終わることを意味する。従って、リロケーションは、問題であるか、或いは少なくとも非経済的又は非最善であることが分かっている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、特許請求の範囲に規定する方法、システム及び移動要素を提供する。
一般に、本発明は、3GネットワークにおいてCN−RAN接続のユーザ平面をリロケーションする方法及びシステムを提供する。
より詳細には、この方法及び/又はシステムは、ネットワークへの移動要素の接続を管理するよう構成され、移動要素は、その移動要素から及び/又はその移動要素へユーザトラフィックを転送するための少なくとも1つのユーザ平面接続と、無線アクセスネットワーク、好ましくはIPベースのアクセスネットワークへ移動要素をシグナリング接続するための少なくとも1つの制御平面接続とを有する。移動要素の接続(1つ又は複数)のリロケーションを行うべきときには、ユーザ平面接続(1つ又は複数)だけリロケーションし、制御平面接続(1つ又は複数)は不変のままにする。これらの接続は、好ましくは、Iuインターフェイス接続であり、即ち制御平面は、無線アクセス制御手段のIu制御平面であり、そしてユーザ平面は、無線アクセス制御手段のIuユーザ平面である。
【0006】
ユーザ平面及び制御平面は、個別の論理的、及び個別の物理的ネットワーク要素に接続される。
Iu制御平面及びIuユーザ平面が異なるネットワーク要素で終了するような分散型アーキテクチャーでは、本発明は、ユーザ平面接続だけをリロケーションすることができる(例えば、MSが、使用されるRNGWに容易に接続されないセルを使用するとき)。
【0007】
より詳細には、ユーザ平面だけをリロケーションする効果は、次の通りである。
搬送リソースの利用度を下げるためにユーザ平面経路だけが最適化される。ユーザ平面に転送されるデータの量は、制御平面に転送されるデータの量より何桁か多いので、制御平面のリロケーションは不要である。
制御平面のリロケーションは、重要なプロセスである。というのは、UE RR状態を凍結してターゲットRNCへ転送しなければならず、そしてこれをIu及びRR(無線リソース)シグナリングと整合しなければならないからである。更に、制御平面のリロケーションは、エア及びIuインターフェイスにおいて余計なシグナリングを必要とするが、これは好都合にも回避される。
【0008】
RNGWが何らかの理由で過負荷となり、全てのユーザ平面トラフィックをもはや取り扱うことができない場合には(これは、ハードウェア故障から生じるか、又はRNGWを使用するMSが、取り扱いできないユーザ平面接続を要求する状態から生じる)、制御平面をスイッチングせずにユーザ平面をスイッチングすることができる。
従って、本発明は、制御平面接続をそのままにしながら、ユーザ平面接続を転送するという一般的な考え方を教示する。この考え方は、Iuインターフェイスを参照して実施できるのが好ましい。
ユーザ平面だけのリロケーションは、IPベースの分散型無線アクセスネットワークの融通性及び拡張性を向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
図1は、制御平面2及び個別のユーザ平面3を含む通信ネットワークに1つ以上の移動ステーション(MS)1をアタッチすることのできる本発明の実施形態を示す。ここで使用する「移動ステーション」という用語は、データ及び/又は音声送信/受信能力をもつポータブルコンピュータ、移動電話、ポータブルユーザ装置等のあらゆる形式の移動要素を含むものとする。
【0010】
制御平面2は、ネットワークへのMS1の接続及びアタッチメントをシグナリング制御するための無線アクセスサーバー(RAS)4を備えている。従って、Iu制御平面は、無線アクセスサーバー(RAS)4で終了する。制御平面2は、更に、共通無線リソース管理のためのサーバー(CRRMサーバー)5を備えている。
ユーザ平面3は、1つ以上のベースステーション6と、回路交換(CS)ネットワーク(図示せず)へIu接続するためのRAN(無線アクセスネットワーク)ゲートウェイ(GW)7と、パケット交換(PS)ネットワーク(図示せず)へ接続するためのRAM GW8とを備えている。RAM GW8は、パケット交換(PS)ネットワークへのIu接続を与える。
【0011】
図2は、ユーザ平面接続(Iuユーザトラフィック接続)だけリロケーションし、制御平面接続は不変に維持することにより、リロケーション手順を実行するためのプロセス流及び構造を示す。
図2に示すように、おそらくユーザ装置(UE)を含む移動ステーション1を、例えば、そのMS1の移動のためにリロケーションすべきときには、無線ネットワークコントローラRNC11(ベースステーションコントローラBSC等でよい)が、コアネットワーク(CN)12へメッセージを送信し、このメッセージは、MS1とネットワークとの間のユーザ平面トラフィックに対する新たな搬送アドレスを含む。CN12は、MS1のユーザ平面トラフィックに対するこの新たな搬送アドレスを登録し、そして後で、MS1からの及びMS1へのユーザトラフィックに対してこの新たな搬送アドレスを使用する。
【0012】
CN12は、RNC11へ応答メッセージを返送して、新たな搬送アドレスの受け入れ(受け入れ応答)を通知する。
MS1とRAS4との間のシグナリング接続のIu接続は、図2に示すように不変のままとされ、制御平面への接続は、以前のように維持される。
本発明は、Iu制御平面の終了を不変に保ちながらIuユーザ平面だけをリロケーションするための多数の形態を提供する。
【0013】
1つの解決策は、この作用を達成するように現在RANAPプロトコルを変更することである。この解決策は、Iuユーザ平面インターフェイスを終了する搬送アドレスの変更を判断する能力をRANに与える。
既存のプロトコルの変更は、多数のやり方で行うことができる(第1のやり方が好ましい)。
【0014】
第1のやり方は、図2に示されて上述されたものであり、新たな手順(例えば、「イントラRNSリロケーション」と称される)を与えることより成る。この手順は、例えば、RNC11により当該CN12ドメインへのメッセージで開始され、このメッセージは、1つの特定の移動ステーション1のユーザ平面の流れに対して使用されるべき新たな搬送アドレスを含む。この手順は、CN12からRNC11への応答メッセージで完了となる(他のメッセージを供給してもよい)。
【0015】
第2の方法として、3GPP仕様で定義されたようにRNSリロケーションを定義する基本的手順の現在セットを変更して、「イントラRNSリロケーション」を特定のケースとして含んでもよい。これは、SRNSリロケーション要求メッセージにおいて「ターゲットRNC ID」が指定されないことを意味し、そしてメッセージは、制御平面のアドレスを変更してはならないという情報を含む。この手順は、次いで、通常のケースと同様に実行される。従って、RNSリロケーション手順の間に送信されるSRNSリロケーション要求メッセージは、制御平面アドレスを変更してはならないことを指示する情報を含む。メッセージにおけるこの情報は、例えば、次の形態の1つより成る。即ち、メッセージは、ターゲットIDを伴うフィールドを含まない。或いは又、情報は、ターゲットID=ソースIDであることを指示するフィールドでもよい。又、情報は、「制御平面を変更しない」ことを指示する明確なパラメータでもよい。
【0016】
更に、RAB再構成要求手順を使用してもよい。この手順は、既存のRABのQoS特性を再構成する必要があることをRNSからCNへ指示する。この手順は、IPアドレス(おそらくはGTP TEID=GPRSトンネルエンドポイント識別子も)だけを変更する必要性をDL(ダウンリンク)方向に指示するように使用されてもよい。次いで、CNは、RAB指定手順を実行し、再びDL IPアドレス(おそらくGTP TEIDも)だけを変更し、U平面のDL接続をスイッチングする一方、C平面接続はそのままにする。
【0017】
これら変更を実施するとき、その作用は、ユーザ平面だけをリロケーションすることであり、従って、IPベースの分散型無線アクセスネットワークの融通性及び拡張性を向上させる。
本発明は、無線アクセスネットワークがCNへの制御平面接続を固定し、ユーザ平面だけをリロケーションできるようにする。これが可能であるのは、Iuインターフェイスにおいてユーザ平面と制御平面との間が分離されているからである。
【0018】
Iuユーザ平面リロケーションは、IP RAN製品における有益な特徴である。
CN−RAN接続のユーザ平面のリロケーションは、3Gネットワークに対して行えると共に、種々の他の形式のネットワーク、例えば、IM、GPRS及びUMTSドメインにおいても行うことができる。
本発明は、特定の実施形態を参照して以上に詳細に説明したが、本発明の範囲内で種々の変更や修正がなされ得ることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明により構成されて機能するシステムの実施形態を示す。
【図2】本発明による方法及びシステムの実施形態を示す。
【符号の説明】
【0020】
1 移動ステーション(MS)
2 制御平面
3 ユーザ平面
4 無線アクセスサーバー(RAS)
5 サーバー(CRRMサーバー)
6 ベースステーション
7、8 RANゲートウェイ
11 無線ネットワークコントローラRNC
12 コアネットワークCN【Technical field】
[0001]
In current third generation mobile networks, the connection between the core network (CN) and the access network (AN or radio access network RAN) is made via the Iu interface. This applies at least for 3GPP UTRAN and GERAN RAN. The Iu interface consists of two separate instances, Iu-CS for connecting to the circuit switched core network domain and Iu-PS for connecting to the packet switched core network domain. Both interfaces have a control plane (CP) for signaling (defined by the RANAP signaling protocol and the transport stack) and a user plane (UP) (Iu frame protocol and transport) for transferring user data or speech and data frames. (Defined by the stack).
[Background Art]
[0002]
When one mobile station (MS) is connected to the RAN, it has one signaling connection present on the Iu CP (if the MS is connected to both Iu-PS and Iu-CS, Iu There are two signaling connections in the CP). If the MS also activates one or more radio access bearers (RAB = “call”), it has one or more user plane connections in Iu UP.
[0003]
In the current UTRAN architecture, the Iu interface (UP and CP quantity protocol) terminates at the radio network controller (RNC).
When a mobile element, eg, MS or UE (user equipment), moves within the RAN, the Iu connection used by the mobile element will probably need to be relocated, ie from one RNC to another RNC . This occurs, for example, when the cell (s) used by the mobile element are not under direct control of the RNC to terminate the Iu interface connection with the core network. For example, when the UE moves from a cell served by the first RNC to a cell served by the second RNC, the above-described relocation is required. This relocation is supported by a set of procedures in the RANAS protocol (RANAP, SRNC relocation) and consists of moving both control plane and user plane connections from the "source" or "service" RNC to the "target" RNC. .
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0004]
In IP-based RAN architectures (eg, the IP RAN architecture directed to be used as GERAN and the new and improved UTRAN), the user and control planes of the radio controllers (RNC and BSC) are different logical planes. And possibly separated in physical elements. This means that the Iu control plane ends at one network element (referred to as RAN access controller or server RNAS) and the Iu user plane ends at another network element (referred to as RAN gateway RNGW). Thus, relocation has proven to be problematic or at least uneconomical or sub-optimal.
[Means for Solving the Problems]
[0005]
The present invention provides a method, system and mobile element as defined in the claims.
In general, the present invention provides a method and system for relocating a user plane of a CN-RAN connection in a 3G network.
More specifically, the method and / or system is configured to manage a connection of the mobile element to the network, wherein the mobile element has at least one of a plurality of mobile elements for forwarding user traffic from and / or to the mobile element. It has one user plane connection and at least one control plane connection for signaling connection of the mobile element to a radio access network, preferably an IP based access network. When relocation of the connection (s) of the mobile element is to be performed, only the user plane connection (s) are relocated, leaving the control plane connection (s) unchanged. These connections are preferably Iu interface connections, ie the control plane is the Iu control plane of the radio access control means and the user plane is the Iu user plane of the radio access control means.
[0006]
The user plane and the control plane are connected to separate logical and separate physical network elements.
In a distributed architecture where the Iu control plane and the Iu user plane terminate at different network elements, the present invention can relocate only the user plane connections (eg, the MS can easily connect to the RNGW used). Not when using cells).
[0007]
More specifically, the effect of relocating only the user plane is as follows.
Only the user plane path is optimized to reduce the utilization of the transport resources. Since the amount of data transferred to the user plane is orders of magnitude greater than the amount of data transferred to the control plane, relocation of the control plane is unnecessary.
Control plane relocation is an important process. This is because the UE RR state must be frozen and forwarded to the target RNC, and this must be consistent with Iu and RR (Radio Resource) signaling. In addition, control plane relocation requires extra signaling at the air and Iu interfaces, which is advantageously avoided.
[0008]
If the RNGW is overloaded for some reason and can no longer handle all user plane traffic (either due to a hardware failure or the MS using the RNGW requires an unhandled user plane connection State), the user plane can be switched without switching the control plane.
Thus, the present invention teaches the general idea of transferring a user plane connection while leaving the control plane connection intact. This concept can preferably be implemented with reference to the Iu interface.
User plane only relocation improves the flexibility and scalability of IP-based distributed radio access networks.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0009]
FIG. 1 shows an embodiment of the invention in which one or more mobile stations (MS) 1 can be attached to a communication network comprising a control plane 2 and an individual user plane 3. As used herein, the term "mobile station" is intended to include all types of mobile elements, such as portable computers, mobile phones, portable user equipment, etc., having data and / or voice transmission / reception capabilities.
[0010]
The control plane 2 comprises a radio access server (RAS) 4 for controlling the connection and attachment of the MS 1 to the network. Thus, the Iu control plane ends at the radio access server (RAS) 4. The control plane 2 further includes a server (CRRM server) 5 for common radio resource management.
The user plane 3 comprises one or more base stations 6, a RAN (Radio Access Network) gateway (GW) 7 for Iu connection to a circuit switched (CS) network (not shown), and a packet switched (PS) network. (Not shown). RAM GW8 provides an Iu connection to a packet switched (PS) network.
[0011]
FIG. 2 shows a process flow and structure for performing a relocation procedure by relocating only the user plane connection (Iu user traffic connection) and keeping the control plane connection unchanged.
As shown in FIG. 2, when a mobile station 1, possibly including a user equipment (UE), is to be relocated, for example for the movement of its MS1, the radio network controller RNC11 (which may be a base station controller BSC, etc.) Send a message to the network (CN) 12, which contains the new transport address for user plane traffic between MS1 and the network. The CN 12 registers this new transport address for MS1's user plane traffic, and later uses this new transport address for user traffic from and to MS1.
[0012]
The CN 12 returns a response message to the RNC 11 to notify the acceptance of the new carrier address (acceptance response).
The Iu connection of the signaling connection between MS1 and RAS4 is left unchanged, as shown in FIG. 2, and the connection to the control plane is maintained as before.
The present invention provides a number of configurations for relocating only the Iu user plane while keeping the end of the Iu control plane unchanged.
[0013]
One solution is to modify the current RANAP protocol to achieve this effect. This solution gives the RAN the ability to determine the change of transport address to exit the Iu user plane interface.
Modifying an existing protocol can be done in a number of ways (the first way is preferred).
[0014]
The first approach, shown in FIG. 2 and described above, consists of providing a new procedure (eg, referred to as “intra-RNS relocation”). This procedure is initiated, for example, by the RNC 11 with a message to the CN12 domain, which message contains the new transport address to be used for the user plane flow of one particular mobile station 1. This procedure is completed with a response message from the CN 12 to the RNC 11 (other messages may be supplied).
[0015]
As a second method, the current set of basic procedures for defining RNS relocation as defined in the 3GPP specification may be changed to include "intra-RNS relocation" as a specific case. This means that the "Target RNC ID" is not specified in the SRNS Relocation Request message, and the message contains information that the control plane address must not be changed. This procedure is then performed as in the normal case. Therefore, the SRNS relocation request message sent during the RNS relocation procedure contains information indicating that the control plane address must not be changed. This information in the message may for example consist of one of the following forms: That is, the message does not include a field with the target ID. Alternatively, the information may be a field indicating that target ID = source ID. The information may also be a clear parameter indicating "do not change control plane".
[0016]
Further, a RAB reconfiguration request procedure may be used. This procedure indicates from the RNS to the CN that the QoS characteristics of the existing RAB need to be reconfigured. This procedure may be used to indicate in the DL (downlink) direction the need to change only the IP address (and possibly also the GTP TEID = GPRS tunnel endpoint identifier). The CN then performs the RAB assignment procedure, again changing only the DL IP address (and possibly also the GTP TEID), switching the U-plane DL connection while leaving the C-plane connection intact.
[0017]
When implementing these changes, the effect is to relocate only the user plane, thus increasing the flexibility and scalability of the IP-based distributed radio access network.
The present invention allows the radio access network to fix the control plane connection to the CN and relocate only the user plane. This is possible because of the separation between the user plane and the control plane in the Iu interface.
[0018]
Iu user plane relocation is a valuable feature in IP RAN products.
Relocation of the user plane of the CN-RAN connection can be done for 3G networks as well as in various other types of networks, such as IM, GPRS and UMTS domains.
Although the invention has been described in detail above with reference to specific embodiments, it will be apparent that various changes and modifications can be made within the scope of the invention.
[Brief description of the drawings]
[0019]
FIG. 1 illustrates an embodiment of a system configured and operative in accordance with the present invention.
FIG. 2 illustrates an embodiment of a method and system according to the present invention.
[Explanation of symbols]
[0020]
1 mobile station (MS)
2 Control plane 3 User plane 4 Radio access server (RAS)
5 server (CRRM server)
6 Base station 7, 8 RAN gateway 11 Radio network controller RNC
12 Core Network CN